(57)【要約】  【課題】  一次側と二次側の間の結合係数の高い積層シートトランスと、この積層シートトランスを用いることによって安価で伝達特性の優れた超音波診断装置とを提供する。  【解決手段】  積層シートトランスは、表面及び裏面の少なくとも一方に、コイルパターン６、７が形成されるとともに、これらのコイルパターン６、７の中心部にそれぞれベタ状の鉄心パターン８、９が形成され、コイルパターンの中心部を一致させて複数の層からなるプリント基板のレイヤー４、５を備え、コイルパターン６、７が一次巻線及び二次巻線を形成するように接続され、鉄心パターン８、９が磁路を形成するようにバイアホール１０で接続されている。超音波診断装置は、この積層シートトランスを、超音波振動子を駆動するパルス送信回路に用いる。【選択図】  図１
2005353917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面の少なくとも一方に、コイルパターンが形成されるとともに、前記コイルパターンの中心部にそれぞれベタ状の鉄心パターンが形成され、前記コイルパターンの中心部を一致させて複数の層からなるプリント基板を備え、前記複数の層からなるプリント基板の前記コイルパターンが一次巻線及び二次巻線を形成するように接続され、前記鉄心パターンが磁路を形成するようにバイアホールで接続された積層シートトランス。
【請求項２】
複数の層からなるプリント基板を備え、
内層の前記プリント基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、コイルパターンが形成されるとともに、前記コイルパターンの各中心部にベタ状の第１の鉄心パターンが形成され、前記コイルパターンの両外側にそれぞれベタ状の第２の鉄心パターンが形成され、
外層の前記プリント基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、前記第１の鉄心パターンに対応する位置からそれぞれ前記第２の鉄心パターンに対応する位置まで延伸する第３の鉄心パターンが形成され、
前記コイルパターンが一次巻線及び二次巻線を形成するように接続され、
前記第１及び第２の鉄心パターンが脚鉄部を形成し、前記第３の鉄心パターンが継鉄部を形成するように前記第１、第２、及び第３の鉄心パターンがバイアホールで接続された積層シートトランス。
【請求項３】
複数の層からなるプリント基板を備え、
内層の前記プリント基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、一対のコイルパターンが離隔して形成されるとともに、前記一対のコイルパターンの各中心部にベタ状の第１の鉄心パターンが形成され、
外層の前記プリント基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、前記第１の鉄心パターンに対応する位置間にまたがる第２の鉄心パターンが形成され、
前記一対のコイルパターンの一方が一次巻線を形成し、他方が二次巻線を形成するように接続され、
前記第１の鉄心パターンが脚鉄部を形成し、前記第２の鉄心パターンが継鉄部を形成するように前記第１及び第２の鉄心パターンがバイアホールで接続された積層シートトランス。
【請求項４】
複数の層からなるプリント基板を備え、
内層の前記プリント基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、一対のコイルパターンが離隔して形成されるとともに、前記コイルパターンの各中心部にベタ状の第１の鉄心パターンが形成され、前記一対のコイルパターンの中間部にそれぞれベタ状の第２の鉄心パターンが形成され、
外層の前記プリント基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、前記第２の鉄心パターンに対応する位置から前記第１の鉄心パターンに対応する位置まで延伸する第３の鉄心パターンが形成され、
前記一対のコイルパターンの一方が一次巻線を形成し、他方が二次巻線を形成するように接続され、
前記第１及び第２の鉄心パターンが脚鉄部を形成し、前記第３の鉄心パターンが継鉄部を形成するように前記第１、第２、及び第３の鉄心パターンがバイアホールで接続された積層シートトランス。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載された積層シートトランスを、超音波振動子を駆動するパルス送信回路に用いた超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイルパターンが形成されたプリント基板を積層し、一次巻線及び二次巻線が形成されるように各コイルパターンを接続して構成された積層シートトランス及びこれを用いた超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を用いて体内に超音波の送受信を行うことによって、体内の情報を得る超音波診断装置の原理はすでに公知のものとなっている。一般に、超音波の送信においては、距離分解能を得るためにパルス状の駆動波形を用いる。
【０００３】
図５は超音波診断装置を構成する超音波振動子を駆動する送信パルス発生回路の構成を示す回路図である。図５において、トランス１の一次巻線１Ｐの一端はバイアス電圧＋ＢＶの電位に設定されており、他端がスイッチ２を介して接地されている。トランス１の二次巻線１Ｓの一端は超音波振動子３の一方の電極に接続され、その他端は接地され、超音波振動子３の他方の電極も接地されている。このような構成により、スイッチ２をオフの状態からオンの状態にすると、一次巻線１Ｐには図面の上端から下端に向かって電流が流れ、磁束が発生する。これによって、トランス１の二次巻線１Ｓに誘導起電力が発生し、この誘導起電力が超音波振動子３の電極間に印加される。このとき、スイッチ２のオン時間を短くすれば、超音波振動子３をパルス状の波形で駆動することができる。超音波振動子３を駆動する電圧は一般に数十Ｖから百数十Ｖであるため、トランス１の二次巻線１Ｓの巻数が多くなる。
【０００４】
ところで、一般にトランス１はフェライトなどを材料とするコア部材に絶縁体のボビンが付加され、ボビンに線材が巻きつけてある。しかし、フェライトの材料コストや巻線などの製造コストを低減するために積層シートトランスが考案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００５】
図６はこの積層シートトランスの概略構成を説明するための多層に積層されるプリント基板（以下、レイヤーともいう）の分解斜視図である。この図６において、多層に積層されるレイヤー４に一次側のコイルパターン６が、レイヤー５に二次側のコイルパターン７がそれぞれ形成されている。この図においては分かりやすくするためにレイヤー４及び５は分離しているが、実際には密に重ね合わされ、一次側のコイルパターン６と二次側のコイルパターン７とは非常に近い距離にある。このため、コイルパターン６で構成される一次巻線で発生した電流の変化は磁束の変化となりコイルパターン７で構成される二次巻線に誘導起電力が発生する。
【特許文献１】特開平１１−３２９８４８号公報（段落０００８〜００１０、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波診断装置における超音波振動子の電気的な入力インピーダンスは数十Ωと低く、例えば、トランスの昇圧比を３倍程度とすると一次側から見たインピーダンスは数Ωと非常に小さなものになってしまう。このように、低インピーダンスの系においてトランスを用いて信号伝達を行なう場合、トランス自体の一次側と二次側の結合係数が高くなければならない。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の積層シートトランスを用いて信号伝達を行う場合、高い結合係数を持たせることは望めなかった。
【０００８】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたもので、一次側と二次側の間の結合係数の高い積層シートトランスと、この積層シートトランスを用いることによって安価で伝達特性の優れた超音波診断装置とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、コイルパターンの中心部にそれぞれベタ状の鉄心パターンが形成され、コイルパターンの中心部を一致させて複数の層からなるプリント基板を備え、コイルパターンが一次巻線及び二次巻線を形成するように接続され、鉄心パターンが磁路を形成するようにバイアホール（ビアホールとも言う）で接続された積層シートトランスである。
この構成により、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、複数の層からなるプリント基板のうち、内層のプリント基板にコイルパターンが形成されるとともに、コイルパターンの各中心部にベタ状の第１の鉄心パターンが形成され、かつ、両外側にそれぞれベタ状の第２の鉄心パターンが形成され、外層のプリント基板に第１の鉄心パターンに対応する位置から第２の鉄心パターンに対応する位置まで延伸する第３の鉄心パターンが形成され、コイルパターン一次巻線及び二次巻線を形成するように接続され、第１及び第２の鉄心パターンが脚鉄部を形成し、第３の鉄心パターンが継鉄部を形成するように第１、第２、及び第３の鉄心パターンがバイアホールで接続された積層シートトランスである。
この構成により、閉磁路を構成する３脚の中央脚に一次巻線及び二次巻線が巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、複数の層からなるプリント基板のうち、内層のプリント基板に一対のコイルパターンが離隔して形成されるとともに、これらのコイルパターンの各中心部にベタ状の第１の鉄心パターンが形成され、外層のプリント基板に第１の鉄心パターンに対応する位置間にまたがる第２の鉄心パターンが形成され、一対のコイルパターンの一方が一次巻線を形成し、他方が二次巻線を形成するように接続され、第１の鉄心パターンが脚鉄部を形成し、第２の鉄心パターンが継鉄部を形成するように第１及び第２の鉄心パターンがバイアホールで接続された、積層シートトランスである。
この構成により、閉磁路を構成する２脚の一方に一次巻線が、他方に二次巻線がそれぞれ巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、複数の層からなるプリント基板のうち、内層のプリント基板に一対のコイルパターンが離隔して形成されるとともに、これらのコイルパターンの各中心部にベタ状の第１の鉄心パターンが形成され、一対のコイルパターンの中間部にそれぞれベタ状の第２の鉄心パターンが形成され、外層のプリント基板に第２の鉄心パターンに対応する位置から第１の鉄心パターンに対応する位置まで延伸する第３の鉄心パターンが形成され、一対のコイルパターンの一方が一次巻線を形成し、他方が二次巻線を形成するように接続され、第１及び第２の鉄心パターンが脚鉄部を形成し、第３の鉄心パターンが継鉄部を形成するように第１、第２、及び第３の鉄心パターンがバイアホールで相互に接続された、積層シートトランスである。
この構成により、閉磁路を構成する３脚のうち、一方の側脚に一次巻線が、他方の側脚に二次巻線がそれぞれ巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１つに記載された積層シートトランスを、超音波振動子を駆動するパルス送信回路に用いたため、安価で伝達特性の優れた超音波診断装置が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成したことにより、一次側と二次側の間の結合係数の高い積層シートトランスと、この積層シートトランスを用いることによって安価で伝達特性の優れた超音波診断装置とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係る積層シートトランスの第１の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図であり、図中、従来装置を示した図６と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。ここで、レイヤー４の表面にコイルパターン６が形成され、このコイルパターン６の中心部に鉄心パターン８が形成されている。また、レイヤー５の表面にコイルパターン７が形成され、このコイルパターン７の中心部に鉄心パターン９が形成されている。
【００１６】
レイヤー４及びレイヤー５は、それぞれ略同一構成のものが使用条件に応じた枚数だけ密に積層されるとともに、コイルパターン６を順次接続することによって一次巻線が形成され、コイルパターン７を順次接続することによって二次巻線が形成される。また、コイルパターン６及び７はレイヤー４及び５の表面にのみに形成されているものを示したが、裏面のみに形成されていても、あるいは、表面と裏面の両方に形成されていてもよい。
【００１７】
そして、これらのコイルパターン６及び７の各中心部に、それぞれの板面に対して隙間なく密着された、すなわち、ベタ状の鉄心パターン８及び９が形成され、これらの鉄心パターン８、９が複数のバイアホール１０で接続されている。これによって１つの鉄心部に一次巻線及び二次巻線が共通に巻装されたのと同様な作用が行われる。
【００１８】
このように、第１の実施の形態によれば、鉄心パターン８、９とバイアホール１０とが共通のトランスの鉄心として作用するので、図６に示した従来の積層シートトランスと比較して、一次巻線と二次巻線間の結合係数が大きくなり、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００１９】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明に係る積層シートトランスの第２の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図であり、図中、第１の実施の形態を示す図１と同一の機能を有するものに同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、レイヤー４、５は積層される内層のプリント基板であり、レイヤー１１、１２はレイヤー４、５をその外側から挟むようにして積層される外層のプリント基板である。レイヤー１１及びレイヤー１２は、それぞれ略同一構成のものが使用条件に応じて許容の磁束密度に抑え得る枚数だけ密に積層される。
【００２０】
このうち、レイヤー４の表面にコイルパターン６が形成され、その中心部に鉄心パターン１８が形成され、さらに、コイルパターン６の外側に鉄心パターン１６と鉄心パターン２０とが対をなして形成されている。また、レイヤー５の表面にコイルパターン７が形成され、その中心部に鉄心パターン１９が形成され、さらに、コイルパターン７の外側に鉄心パターン１７と鉄心パターン２１とが対をなして形成されている。
【００２１】
一方、レイヤー１１の表面には鉄心パターン１８に対応する位置からそれぞれ鉄心パターン１６及び鉄心パターン２０に対応する位置まで延伸する鉄心パターン１３が形成され、同様に、レイヤー１２の表面には鉄心パターン１９に対応する位置からそれぞれ鉄心パターン１７及び鉄心パターン２１に対応する位置まで延伸する鉄心パターン１４が形成されている。鉄心パターン１３及び１４もまた、レイヤー１１及び１２の表面のみに限らず、裏面のみに形成されていても、あるいは、表面と裏面の両方に形成されていてもよい。
【００２２】
そして、鉄心パターン１８、１９及び鉄心パターン１３、１４が複数のバイアホール１０で接続され、鉄心パターン１３と鉄心パターン１８及び鉄心パターン２０とが同じくバイアホール１０で接続されるとともに、鉄心パターン１４と鉄心パターン１７及び鉄心パターン２１とが同じくバイアホール１０で接続されている。この場合、鉄心パターン１６と鉄心パターン１７とが密に重ね合わせられ、かつ、鉄心パターン２０と鉄心パターン２１とも密接されることから、バイアホール１０を含めて鉄心パターン１８、鉄心パターン１９が中心の脚鉄部を、鉄心パターン１６及び鉄心パターン１７が一方の側方の脚鉄部を、鉄心パターン２０及び鉄心パターン２１が他方の側方の脚鉄部を構成している。また、鉄心パターン１３及び鉄心パターン１４がこれらの脚鉄部を磁気的に結ぶ継鉄部を構成している。この結果、閉磁路を構成する３脚の中央脚に一次巻線及び二次巻線が巻装された変圧器に類似したものと同様な作用を行わせることができる。なお、鉄心パターン１６と１７と、２０と２１との間でバイアホールによる接続がないのは、電気的に閉路とならないようにするためである。
【００２３】
このように、第２の実施の形態によれば、閉磁路を構成する３脚の中央脚に一次巻線及び二次巻線が巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００２４】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明に係る積層シートトランスの第３の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図であり、図中、第２の実施の形態を示す図２と同一の機能を有するものに同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、レイヤー４、５は積層される内層のプリント基板であり、レイヤー１１、１２はレイヤー４、５をその外側から挟むようにして積層される外層のプリント基板である。レイヤー１１及びレイヤー１２は、それぞれ略同一構成のものが使用条件に応じて許容の磁束密度に抑え得る枚数だけ密に積層される。
【００２５】
このうち、レイヤー４の表面にコイルパターン６とコイルパターン２４とが離隔して形成され、それらの各中心部に鉄心パターン１８と鉄心パターン２２とが形成されている。また、レイヤー５の表面にコイルパターン７とコイルパターン２５とが離隔して形成され、それらの各中心部に鉄心パターン１９と鉄心パターン２３とが形成されている。
【００２６】
一方、レイヤー１１の表面には鉄心パターン１８と鉄心パターン２２にまたがる鉄心パターン１３が形成され、同様に、レイヤー１２の表面には鉄心パターン１９と鉄心パターン２３にまたがる鉄心パターン１４が形成されている。鉄心パターン１３及び１４もまた、レイヤー１１及び１２の表面のみに限らず、裏面のみに形成されていても、あるいは、表面と裏面の両方に形成されていてもよい。
【００２７】
そして、鉄心パターン１８及び２２がそれぞれ複数のバイアホール１０で鉄心パターン１３に接続され、鉄心パターン１９及び２３がそれぞれ複数のバイアホール１０で鉄心パターン１４に接続されている。この場合、鉄心パターン１８と鉄心パターン１９とが密に重ね合わせられ、かつ、鉄心パターン２２と鉄心パターン２３とも密接されることから、バイアホール１０を含めて鉄心パターン１８、鉄心パターン１９が一方の脚鉄部を、鉄心パターン２２及び鉄心パターン２３が他方の脚鉄部を構成している。また、鉄心パターン１３及び鉄心パターン１４がこれらの脚鉄部を磁気的に結ぶ継鉄部を構成している。この結果、閉磁路を構成する２脚の一方に一次巻線が、他方に二次巻線がそれぞれ巻装された変圧器に類似した作用を行わせることができる。なお、鉄心パターン１８と１９及び２２と２３の間でバイアホールによる接続がないのは、電気的に閉路とならないようにするためである。
【００２８】
このように、第３の実施の形態によれば、閉磁路を構成する２脚の一方に一次巻線が、他方に二次巻線がそれぞれ巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされて結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００２９】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明に係る積層シートトランスの第４の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図であり、図中、第２の実施の形態を示す図２と同一の機能を有するものに同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、レイヤー４、５は積層される内層のプリント基板であり、レイヤー１１、１２はレイヤー４、５をその外側から挟むようにして積層される外層のプリント基板である。レイヤー１１及びレイヤー１２は、それぞれ略同一構成のものが使用条件に応じて許容の磁束密度に抑え得る枚数だけ密に積層される。
【００３０】
このうち、レイヤー４の表面にコイルパターン６とコイルパターン２４とが離隔して形成され、それらの中心部に鉄心パターン１８と鉄心パターン２２とが形成され、さらに、コイルパターン１８とコイルパターン２４との中間部に鉄心パターン２６が形成されている。また、レイヤー５の表面にコイルパターン７とコイルパターン２５とが離隔して形成され、それらの中心部に鉄心パターン１９と鉄心パターン２３とが形成され、さらに、コイルパターン７とコイルパターン２５との中間部に鉄心パターン２７が形成されている。
【００３１】
一方、レイヤー１１の表面には鉄心パターン２６に対応する位置からそれぞれ鉄心パターン１８及び鉄心パターン２２に対応する位置まで延伸する鉄心パターン１３が形成され、同様に、レイヤー１２の表面には鉄心パターン２７に対応する位置からそれぞれ鉄心パターン１９及び鉄心パターン２３に対応する位置まで延伸する鉄心パターン１４が形成されている。鉄心パターン１３及び１４もまた、レイヤー１１及び１２の表面のみに限らず、裏面のみに形成されていても、あるいは、表面と裏面の両方に形成されていてもよい。
【００３２】
そして、鉄心パターン１３、２６、２７、１４が複数のバイアホール１０で接続され、鉄心パターン１３と鉄心パターン１８及び鉄心パターン２２とが同じくバイアホール１０で接続されるとともに、鉄心パターン１４と鉄心パターン１９及び鉄心パターン２３とが同じくバイアホール１０で接続されている。この場合、鉄心パターン１８と鉄心パターン１９とが密に重ね合わせられ、かつ、鉄心パターン２２と鉄心パターン２３とも密に重ね合わせられることから、バイアホール１０を含めて鉄心パターン２６、鉄心パターン２７が中心の脚鉄部を、鉄心パターン１８及び鉄心パターン１９が一方の側方の脚鉄部を、鉄心パターン２２及び鉄心パターン２３が他方の側方の脚鉄部を構成している。また、鉄心パターン１３及び鉄心パターン１４がこれらの脚鉄部を磁気的に結ぶ継鉄部を構成している。この結果、閉磁路を構成する３脚のうち、一方の側脚に一次巻線が、他方の側脚に二次巻線がそれぞれ巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされ結合係数の高い積層シートトランスが得られる。なお、鉄心パターン１８及び１９の間、鉄心パターン２２及び２３の間でバイアホールによる接続がないのは、電気的に閉路とならないようにするためである。
【００３３】
このように、第４の実施の形態によれば、閉磁路を構成する３脚のうち、一方の側脚に一次巻線が、他方の側脚に二次巻線がそれぞれ巻装された変圧器に類似したものとなるため、漏洩磁束が減らされ結合係数の高い積層シートトランスが得られる。
【００３４】
＜第５の実施の形態＞
上述した第１から第４の実施形態に示す積層シートトランスを図５に示すように超音波振動子３のパルス送信回路に使用することによって、安価で伝達特性の優れた超音波診断装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、上記のように一次側と二次側の間の結合係数の高い積層シートトランスと、この積層シートトランスを用いることによって安価で伝達特性の優れた超音波診断装置とを提供するものであるので、積層シートトランスと、これを用いた超音波診断装置の分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る積層シートトランスの第１の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図
【図２】本発明に係る積層シートトランスの第２の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図
【図３】本発明に係る積層シートトランスの第３の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図
【図４】本発明に係る積層シートトランスの第４の実施の形態の主要素の概略構成を示す分解斜視図
【図５】超音波診断装置を構成する超音波振動子を駆動する送信パルス発生回路の構成を示す回路図
【図６】従来の積層シートトランスの概略構成を説明するための多層に積層されるプリント基板の分解斜視図
【符号の説明】
【００３７】
１  トランス
２  スイッチ
３  超音波振動子
４、５、１１、１２  レイヤー
６、７、２４、２５、  コイルパターン
８、９、１３、１４、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２６、２７  鉄心パターン
１０  バイアホール（ビアホール）
【図１】
2005353917.tif 000003
【図２】
2005353917.tif 000004
【図３】
2005353917.tif 000005
【図４】
2005353917.tif 000006
【図５】
2005353917.tif 000007
【図６】
2005353917.tif 000008